大功率LED汽车前照灯散热设计
本文摘要（由AI生成）：
文章介绍了发光二极管（LED）在汽车照明中的应用，特别是前照灯的散热设计问题。针对大功率LED的散热需求，文章提出了热管导热散热的设计方案，并通过电子散热软件ICEPAK进行了仿真分析。文章指出，热管散热器具有高导热性、良好的等温性等优点，但仍有局限性，因此散热方式应向智能散热方向发展。文章最后通过样灯的制作和测试验证了设计方案的有效性。
发光二极管（LED）具有节能、高效及环保等多项优点，近年来被越来越广泛的应用在普通照明中。随着汽车工业的高速发展和LED光效的不断提高，LED在汽车中的应用也越来越普遍，包括内部照明灯、制动灯、转向灯及尾灯等都已开始使用 LED作光源。前照灯由于对亮度的要求较高，只有少数概念车推出了 LED前照灯。
然而作为一种高效节能的新型光源，LED代替其他光源作为新一代前照灯光源也将成为必然。随之而来有许多问题需要解决，大功率LED的散热成为一个突出的问题。
一、LED汽车前照灯的散热设计
大功率LED散热方式大致可分为：自然风冷、强制风冷及热管导热散热。自然风冷需要散热面积比较大，需要给散热体提供足够大的空间，且散热体质量比较大，对于车身的复杂工作环境是不适合的；强制风冷需要在灯具上加风扇，对于车灯的稳定性有影响，这种方案也是不可取的。
热管（ HP，heat pipe，又名热导管或超导管）是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，热管散热具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热及可控制温度等一系列优点。
由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、热阻小、传热快、传热量大、均温性能好、传热方向可逆、热流密度可变、优良的热响应性、热源和热汇（释放）分开、冷热流不相混杂、结构简单、质量轻、体积小及维护方便等优点。热管的主要作用是导热，如果把热量导出去，不能及时散出去，热量返回又会集中在LED上，所以，仅用热管不能满足设计要求，需配置一种很好的散热装置将热量散出去。
二、大功率LED远光灯散热设计
1、光源要求
光源采用7颗大功率单芯片LED，LED 结温150℃，工作电流700 mA，光源功率18W，总光通量1 000lm以上，光型为90°朗伯光，光色应为白色，色温小于6 000 K。
2、散热设计
远光灯采用热管与散热器相结合的散热方式，即热管散热器。此方案巧妙的将热管技术应用于大功率LED的散热模块上，焊接好LED的灯板和导热垫片，通过螺钉固定热管的基座，在热管上添加一系列环绕热管的圆形散热翅片，以增强热量向环境的转移。这种热管比普通常用做功率型LED热沉铜的导热性高100倍，远光灯散热结构，如图1所示。
三、大功率LED近光灯散热设计
1、光源要求
采用3颗多芯片直线型封装的LED作为前照灯近光灯光源，LED光源为五芯片直线排列封装在一个基板上，芯片排列长度 4.5～5.5 mm。LED工作电流 700 mA，总功率 36 W，总光通量1 000 lm以上，光型为 120°朗伯光。I光色为白光，色温小于6000 K。
2、散热设计
近光灯散热结构，如图 2所示。
将LED灯板通过螺钉固定在PCB安装支座上，在散热体与灯壳连接架上装好调整齿轮，并通过调整齿轮把LED及灯板安装支座组件与灯壳连接，可调整齿轮组上下左右的近光光形。焊有热管的铝基座与异形散热翅片焊接在一起形成散热翅片组件，把散热翅片组件从灯壳后部装入，通过螺钉固定。
四、散热分析结果
1、远光灯散热分析结果
大功率LED汽车灯具采用热管和散热片相结合的散热方式，通过电子散热软件ICEPAK仿真大功率LED灯具的散热效果，在环境温度为50℃时的模拟结果，如图3所示。
从图3可以看出，灯板上最高温度为64℃，此设计方案可很好地满足大功率LED远光灯散热要求。
2、近光灯散热分析结果
通过电子散热软件ICEPAK仿真大功率LED灯具的散热效果，在环境温度为50℃时的模拟结果，如图 4所示。
从图4可以看出，灯板上最高温度为65℃，此设计方案可很好地满足大功率LED近光灯散热要求。
五、结论
通过用电子散热软件 ICEPAK分析及某轿车前照灯样灯的制作和测试，表明软件分析结果与样灯测试数据基本一致，样灯如图 5所示。
文章提出的热管导热散热的设计方案可以满足大功率 LED汽车前照明的散热问题，但热管散热器还有一定的局限性，因此散热方式应该向智能散热方向发展。
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